Kompozyty polimerowe coraz częściej zastępują konstrukcje metalowe w przemyśle lotniczym. Naukowcy dowiedli możliwości wykorzystania czujników odkształceń, które będą prowadziły ciągły monitoring stanu konstrukcji oraz przyczynią się do poprawy bezpieczeństwa.
Materiały kompozytowe są bardzo wytrzymałe i lekkie, przy czym ta ostatnia cecha pozwala na zmniejszenie zużycia paliwa i emisji. W lekkich i sztywnych konstrukcjach coraz częściej sięga się po struktury warstwowe. Ich rdzeń tworzy lekka pianka, do której przymocowane jest cienkie, ale wytrzymałe poszycie.
Rdzenie piankowe ROHACELL opracowane przez firmę EVONIK ROHM GMBH są powszechnie stosowane w przemyśle lotniczym. Porowate pianki są wykonane z różnych polimerów, a poszycie wytwarza się najczęściej z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP). Firma zainicjowała finansowany ze środków UE projekt SANDWICH FOAM CORES, aby zaprojektować i wyprodukować struktury warstwowe z CFRP, wyposażone we wbudowane czujniki monitorowania stanu konstrukcji (SHM).
SHM to ważne narzędzie umożliwiające poprawę bezpieczeństwa i niezawodności konstrukcji o znaczeniu krytycznym. Ich zastosowanie pozwala obniżyć koszty oraz jednocześnie skrócić czas konserwacji. Małe i proste czujniki ze światłowodową siatką Bragga (FBG) to doskonałe rozwiązanie, jeśli chodzi o monitorowanie narażonych na duże naprężenia elementów CFRP w samolocie.
Siatki FBG są zbudowane z krótkich fragmentów światłowodu, przesyłającego światło o określonych długościach fal. Odkształcenia powodują zmiany przesyłanych długości fal, generując sygnał w czujniku. Ponadto FBG są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne, w tym wyładowania atmosferyczne, i nie wymagają zewnętrznego zasilania. Charakteryzują się dobrą długoterminową stabilnością i odpornością na korozję i dobrze nadają się do pracy w bardzo niskich temperaturach.
Naukowcy zaprojektowali i wyprodukowali nowe rdzenie piankowe ROHACELL. Utwardzone elementy demonstracyjne, składające się z usztywnionych powłok wypełnionych rdzeniami piankowymi oraz posiadające zintegrowane czujniki FBG, zostały wytworzone w autoklawie. W projekcie SANDWICH FOAM CORES z powodzeniem potwierdzono sprawność czujników FOAM w utwardzonych elementach demonstracyjnych, co dowodzi możliwości wykorzystania systemów SHM w kompozytowych strukturach warstwowych.
Omawiane prace przyczynią się do opracowania zasad projektowania takich komponentów. Komercjalizacja tych materiałów i procesów odegra istotną rolę w poprawie konkurencyjności unijnego przemysłu lotniczego. Poprawa bezpieczeństwa, ograniczenie kosztów i zmniejszenie emisji to zalety, które będzie można wykorzystać także w innych środkach transportu.
poleca:
